计算机组成原理课后作业1~8章

2018年11月9日星期五 21
9-1、x=2-011×0.100101，y=2-010×(-0.011110)，求[x-y]
设尾数阶码均使用双符号位的补码表示
[x]浮＝ 11 101，00.100101
[y]浮＝ 11 110，11.100010
1)求阶差并对阶
△E＝Ex－Ey＝[Ex]补＋[－Ey]补＝11 101 ＋00 010＝11 111
②最小值（最小负数）
①1
1111 1111
000 0000 0000 0000 0000 0000
即 x = －1 * 2127
2018年11月9日星期五
二进制表示： x = -1* 2111 1111
10
3. 有一个字长为32位的浮点数，符号位1位；阶码8位，用移码表 示；尾数23位，用补码表示；基数为2。请写出：(1)最大数的 二进制表示，(2)最小数的二进制表示，(3)规格化数所能表示的 数的范围。
2018年11月9日星期五
∴ x×y = 0 1101000101
20
9-1、x=2-011×0.100101，y=2-010×(-0.011110)，求[x+y]
设尾数阶码均使用双符号位的补码表示 [x]浮＝ 11 101，00.100101 [y]浮＝ 11 110，11.100010 1)求阶差并对阶 △E＝Ex－Ey＝[Ex]补＋[－Ey]补＝11 101 ＋00 010＝11 111 修改后的x表示为： [x]浮＝ 11 110，0.010010(1) 00. 0 1 0 0 1 0 2)尾数求和 ＋ 11. 1 0 0 0 1 0 MS= Mx+My =11 . 1101 00 (1) 11 . 1 1 0 1 0 0 3)规格化处理 执行2次左规处理， MS= 11 . 0 1 0 0 1 0 (0)， ES= 11 100 4)舍入处理 5)判溢出 采用0舍1入法处理，则舍去0 －100×（－0.101110） 故得最终结果为 x＋ y ＝ 2 阶码符号位为11，不溢出
即 x = －1 * 2127 规格化的正数范围2-129～ (1-2-23) * 2127
2018年11月9日星期五
负数范围－2127 ～－ (2-1+2-23) * 2-128
11
4、将下列十进制数表示成IEEE754标准的 32位浮点规格化数。
27/64
27/64 = 0.011011B = 1.1011 * 2-2
第1章 计算机系统概论
4. 冯诺依曼型计算机的主要设计思想是什 么？它包括哪些主要组成部分？
冯诺依曼计算机的主要设计思想 存储程序并按地址顺序执行 冯诺依曼计算机主要包括 存储器、运算器、控制器、输入和输出五部分组成
2018年11月9日星期五
2
5. 什么是存储容量？什么是单元地址？ 什么是数据字？什么是指令字？
∴[x-y]补溢出（上溢）
2018年11月9日星期五
18
7、用原码阵列乘法器计算x×y。
① x＝11011 y＝－11111 机器内部补码数据： [x]补＝0 11011 [y]补＝1 00001 符号位单独运算： 0⊕1＝1 算前求补器输出： |x|=11011 |y|=11111 11011 × 11111 11011 11011 11011 11011 11011 1101000101
0000 0000
0000 0000 1111 1111
100 0000 0000 0000 0000 0000
011 1111 1111 1111 1111 1111 000 0000 0000 0000 0000 0000
即 x = 2-1 * 2-128
即 x = -(2-1+2-23) * 2-128
在取指阶段，从存储器中读取的均是CPU要执 行的指令； 在执行阶段，从存储器中读取的一定是指令执 行所需要的操作数；
2018年11月9日星期五
5
8. 什么是内存？什么是外存？什么是CPU？ 什么是适配器？简述其功能。
内存： 用于存放系统当前运行所需要的程序和数据的半导体存 储器，称为内存储器，简称内存； 外存 用于存放程序和数据，但不能被CPU直接访问的大容量 存储器，称为外存储器，简称为外存； 外存一般包括磁盘存储器和光盘存储器。 CPU 运算器和控制器合称为中央处理器，简称CPU。 适配器 主机和不同速度的外设之间的一种部件，用于主机和外 设之间的信息转换。
由操作码和操作数两部分构成 能够表示计算机中的一个基本操作的代码或二 进制串。
程序
用于求解某一问题的一串指令序列，称为该问 题的计算程序，简称为程序。
2018年11月9日星期五
4
7. 指令和数据均存放在内存中，计算机如 何区分它们是指令还是数据？
计算机对指令和数据的区分是依靠指令的执行阶段 来决定的；
尾数(23)
0111 1101 1011 0000 0000 0000 0000 000
12
5、已知x和y，用变形补码计算x＋y，同 时指出结果是否溢出。
① x=0.11011 y=0.00011
[x]补＝00.11011 ，[y]补＝00.00011
[x]补 ＋ [y]补 00.11011 00.00011 00.11110
2018年11月9日星期五 22
9-2、x=2-101×(-0.010110)、y=2-100×0.010110 ，求[x+y]
设尾数阶码均使用双符号位的补码表示
2018年11月9日星期五
[x]浮＝11 011,11.101010 [y]浮＝11 100 ,00.010110 1)求阶差并对阶 △E＝Ex－Ey＝[Ex]补＋[－Ey]补＝11 011 ＋00 100＝11 111 即△E为－1，x的阶码小，应使Mx右移1位，Ex加1， [x]浮＝ 11 100，1.110101 （0） 11. 1 1 0 1 0 1 （0） 2)尾数求和 MS= Mx+My =00. 0 0 1 0 1 1 （0） ＋ 00. 0 1 0 1 1 0 00. 0 0 1 0 1 1 （0） 3)规格化处理 执行2次左规处理， MS= 00 . 1 0 1 0 0 0 (0)，ES= 11 010 4)舍入处理 采用0舍1入法处理，则舍去0 5)判溢出 阶码符号位为11，不溢出 故得最终结果为 x＋y＝2－110×（0.101100）
∴[x+y]补＝ 11.01001 ，未溢出
x+y = - 0.10111
2018年11月9日星期五 15
6、已知x和y，用变形补码计算x－y，同 时指出结果是否溢出。
① x=0.11011 y=－0.11111
[x]补＝00.11011，[－y]补＝ 00.11111
[x]补 ＋ [－ y]补 00.11011 00.11111 01.11010
∴[x-y]补＝ 11.11100 ，未溢出
x-y = - 0.00100
2018年11月9日星期五 17
6、已知x和y，用变形补码计算x－y，同 时指出结果是否溢出。
③ x=0.11011 y=－0.10011
[x]补＝00.11011，[－y]补＝ 00.10011
[x]补 ＋ [－ y]补 00.11011 00.10011 01.01110
结论：
如果a7 ＝0， a6· · ·a0取任何值均可；
如果a7 ＝1 ，必须满足a6 =1 且a5· · ·a0不全为0。
2018年11月9日星期五 9
3. 有一个字长为32位的浮点数，符号位1位；阶码8位，用移码 表示；尾数23位，用补码表示；基数为2。请写出：(1)最大 数的二进制表示，(2)最小数的二进制表示，(3)规格化数所能 表示的数的范围。
存储容量
存储器所能保存二进制数据的总数; 常用单位为KB、MB等。
单元地址
用于识别存储器中每个存储单元的编号，即单元地址。
数据字
表示计算机所要处理数据的计算机字，称为数据字。
指令字
表示一条指令的计算机字，称为指令字。
2018年11月9日星期五 3
6. 什么是指令？什么是程序？
指令
设移码采用移128码，且机器数格式如右： ①最大值（最大正数）
0
1111 1111
符号位S(1位) 阶码E(8位) 尾数M(23位) 111 1111 1111 1111 1111 1111
即 x = (1-2-23) * 2127 二进制表示： x = (1-0.0000 0000 0000 0000 0000 001) * 2111 1111
a菊花链方式b独立请求方式c电路故障d计数器定时查询方式19日星期四6410采用串行接口ascii码传送带有位停止位当波特率为9600波特时字符传送速率a960b873c1371d48011系统总线中地址线的功能是a选择主存单元地址b选择进行信息传输的设备c选择外存地址d指定主存和io设备接口电路的地址12系统总线中控制线的功能是a提供主存io接口设备的控制信号和响应信号b提供数据信息c提供时序信号d提供主存io接口设备的响应信号19日星期四65总线带宽dr一个总线周期传送的字节数560mbs20某总线在一个总线周期中并行传送个字节的信息假设一个总线周期等于一个总线时钟周期总线时钟频率为70mhz总线带宽是多少
∴[x+y]补＝00.11 Nhomakorabea10，未溢出
x+y = +0.11110
2018年11月9日星期五 13
5、已知x和y，用变形补码计算x＋y，同 时指出结果是否溢出。
② x=0.11011 y=－0.10101
[x]补＝00.11011 ，[y]补＝11.01011
[x]补 ＋ [y]补 00.11011 11.01011 00.00110
乘法阵列： |x| ×|y| ＝ 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 算后求补器输出： [x×y]补＝ 1 0010111011 ∴ x×y = - 1101000101
2018年11月9日星期五
19
7、用原码阵列乘法器计算x×y。
② x＝－11111 y＝－11011
机器内部补码数据： [x]补＝ 1 00001 [y]补＝ 1 00101 符号位单独考虑：1⊕1＝0
修改后的x表示为：
[x]浮＝ 11 110，0.010010 (1) 00. 0 1 0 0 1 0 [Mx]补 ＋ 00. 0 1 1 1 1 0 [－My]补 2)尾数求差 00. 1 1 0 0 0 0 MS= Mx － My =00. 110000 (1) 3)规格化处理 不需规格化 4)舍入处理 采用0舍1入法处理，则进位，MS= 00.110001 5)判溢出 阶码符号位为11，不溢出 故得最终结果为 x＋y＝2－010×0. 110001
∴x-y溢出（上溢）
2018年11月9日星期五
16
6、已知x和y，用变形补码计算x－y，同 时指出结果是否溢出。
② x=0.10111 y=0.11011
[x]补＝00.10111，[－y]补＝ 11.00101
[x]补 ＋ [－ y]补 00.10111 11.00101 11.11100
设移码采用移128码，且机器数格式如右：
③规格化数表示范围
最大正数： 0
符号位S(1位) 阶码E(8位) 尾数M(23位)
1111 1111 111 1111 1111 1111 1111 1111
即 x = (1-2-23) * 2127
最小正数： 0
最大负数： 1 最小负数： 1
∴[x+y]补＝ 00.00110 ，未溢出
x+y = +0.00110
2018年11月9日星期五 14
5、已知x和y，用变形补码计算x＋y，同 时指出结果是否溢出。
③ x=－0.10110 y=－0.00001
[x]补＝11.01010 ，[y]补＝11.11111
[x]补 ＋ [y]补 11.01010 11.11111 11.01001
若a7 ＝0，则X为正数，显然a0··· a6取任何值均可。 若a7 ＝1，则X为负数，[X]移＝0. a6 a5 ··· a0
∵ －0.5D = －0.100000B，则[－0.5D ]移＝0.100000
∴ 若要X>－0.5，即等价于[X]移> [－0.5D ]移 即0. a6 a5· · ·a0>0.100000，因此必须是a5· · ·a0不全为0。
1111 1111 1000 0001
0111 1111
1111 1110
0111 1111
1111 1111
1000 0000 1000 0001
2018年11月9日星期五
8
2. 设[X]补＝a7.a6 a5· · ·a0 ，其中ai 取0或1， 若要X>-0.5，求a0 a1 a2 · · · a7 的取值。
2018年11月9日星期五 6
第2章 运算方法和运算器
1. 用8位编码表示下列各整数的原码、反码、 补码。
真值 -35 原码 反码 1101 1100 补码 1101 1101
- 010 0011 1010 0011
127
-127 -1
+111 1111
-111 1111 -000 0001
0111 1111
e=－2，则E＝e＋127＝125 ∴ 规格化数
－27/64
符号位 0 阶码(8) 尾数(23) 000
0111 1101 1011 0000 0000 0000 0000
－27/64 =－0.011011B =－1.1011 * 2-2
∴ 规格化数 符号位
1
2018年11月9日星期五
阶码(8)
11111 × 11011 11111 11111 00000 11111 11111 1101000101
算前求补器输出：
|x|= 11111 乘法阵列： |y|= 11011
|x| ×|y| ＝ 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1
算后求补输出： [x×y]补＝ 0 1101000101